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使用TB9051FTG和STM32L073RZ实现您的直流电机的静音操作

强大的便携式电机控制

DC Motor 18 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

DC Motor 18 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

优化您的电机,最大限度地提高效率,并充满信心地进行工程设计。拥抱高达5A电流的刷式电机控制!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DC Motor 18 Click基于东芝半导体的TB9051FTG,这是一款电机驱动器,集成了用于直接驱动汽车用刷式直流电机的输出驱动器。虽然主要针对车辆发动机应用,如电子油门和阀门控制,但TB9051FTG也可以用于控制最高达5A的车载系统,例如控制后视镜和行李箱锁。控制功能包括与电机相关的(前进、倒车、制动)、PWM控制、电流限制控制、H端电流监视器、诊断输出,以及用于过流、过热和低/高电压的内置检测电路。DC Motor 18 Click使用多个GPIO引脚与MCU通信。使能引脚标记为EN,路由到mikroBUS™插座的CS引脚,可优化功耗,并用于电源开/关(驱动器操作许可)

目的。根据路由到mikroBUS™插座的PWM和RST引脚的PWM控制信号,可以选择前进/倒车/制动模式。实时监视电机驱动输出的H桥中流向高端的电流,用户可以选择电流监视的方式。在5V VCC电源供应的情况下,可以使用mikroBUS™插座上的AN引脚监视电流。在较小的电源(3.3V)情况下,可以通过OCM引脚和GND之间添加的电压分压器进行监视。选择可以通过标记为ADC SEL的板载SMD跳线执行。此Click板™还具有用于异常指示的额外LED。如果检测到诸如过温或过流/欠电压等状态,则通过红色LED(标记为DIAG)指示此类异常,该LED还通过中断INT引脚连接,用户还可以通过该引脚监视诊断引

脚的状态。此外,可以在过流检测时控制电机控制输出,通过标记为OCC的板载开关实现。该开关判断电机控制输出是否为ON(1)或OFF(0)。此板支持为TB9051FTG提供外部电源,可连接到标记为VM的输入端子,在4.5V至28V范围内工作,而直流电机线圈可连接到标记为OUT1和OUT2的端子。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压级别运行。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线路。Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

DC Motor 18 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,支持ST-LINK USB VBUS或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

DC齿轮电机 - 430转/分钟(3-6V)代表了电机和齿轮箱的一体化组合,在此过程中,齿轮的添加导致了电机速度的降低,同时增加了扭矩输出。这种齿轮电机具有斜齿轮箱,使其成为对扭矩和速度要求较低的应用具有高度可靠性的解决方案。齿轮电机的最关键参数是速度、扭矩和效率,在这种情况下,无负载时的速度为520转/分钟,最大效率时为430转/分钟,电流为60mA,扭矩为50g.cm。额定为3-6V操作电压范围和顺时针/逆时针旋转方向,这种电机代表了在机器人技术、医疗设备、电动门锁等领域中初始由刷式直流电机执行的许多功能的出色解决方案。

DC Motor 18 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Signal
PC0
AN
Driver Control Signal 2
PC12
RST
Driver Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Driver Control Signal 1
PC8
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DC Motor 18 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 DC Motor 18 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • dcmotor18_set_speed_percentage - 设置速度输出百分比

  • dcmotor18_set_enable - 设置使能引脚状态

  • dcmotor18_read_an_pin_current - 读取AN引脚电流

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief DCMotor18 Click example
 *
 * # Description
 * This example application showcases ability of click 
 * board to control DC motors using PWM modulation in 
 * both directions and different speeds.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of MCU communication modules (PWM, ADC, UART) 
 * and additioal gpio for control of the device. Then sets 
 * default configuration that enables device to control the DC motor.
 *
 * ## Application Task
 * Drives motor in one direction from 0 to 100% of the speed using 
 * PWM, and then returns it back to 0. Then changes the rotation
 * direction and repeats the process of increasing and decreasing 
 * acceleration.
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dcmotor18.h"

static dcmotor18_t dcmotor18;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    dcmotor18_cfg_t dcmotor18_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    dcmotor18_cfg_setup( &dcmotor18_cfg );
    DCMOTOR18_MAP_MIKROBUS( dcmotor18_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = dcmotor18_init( &dcmotor18, &dcmotor18_cfg );
    if ( PWM_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    dcmotor18_default_cfg ( &dcmotor18 );

    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms ( 500 );
}

void application_task ( void ) 
{
    static int8_t duty_cnt = 1;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float speed = duty_cnt / 10.0;
    static uint8_t direction = 1;

    dcmotor18_set_direction( &dcmotor18, direction );
    dcmotor18_set_speed_percentage ( &dcmotor18, speed );

    if ( dcmotor18.direction )
    {
        log_printf( &logger, "<<< " );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, ">>> " );
    }
    log_printf( &logger, "Speed: %d%%\r\n", ( uint16_t )( duty_cnt * 10 ) );

    if ( 10 == duty_cnt )
    {
        duty_inc = -1;
    }
    else if ( 0 == duty_cnt )
    {
        duty_inc = 1;
        direction = !direction;
    }
    duty_cnt += duty_inc;

    Delay_ms ( 1000 );  
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END
/*!
 * @file main.c
 * @brief DCMotor18 Click example
 *
 * # Description
 * This example application showcases ability of click 
 * board to control DC motors using PWM modulation in 
 * both directions and different speeds.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of MCU communication modules (PWM, ADC, UART) 
 * and additioal gpio for control of the device. Then sets 
 * default configuration that enables device to control the DC motor.
 *
 * ## Application Task
 * Drives motor in one direction from 0 to 100% of the speed using 
 * PWM, and then returns it back to 0. Then changes the rotation
 * direction and repeats the process of increasing and decreasing 
 * acceleration.
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dcmotor18.h"

static dcmotor18_t dcmotor18;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    dcmotor18_cfg_t dcmotor18_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    dcmotor18_cfg_setup( &dcmotor18_cfg );
    DCMOTOR18_MAP_MIKROBUS( dcmotor18_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = dcmotor18_init( &dcmotor18, &dcmotor18_cfg );
    if ( PWM_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    dcmotor18_default_cfg ( &dcmotor18 );

    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms ( 500 );
}

void application_task ( void ) 
{
    static int8_t duty_cnt = 1;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float speed = duty_cnt / 10.0;
    static uint8_t direction = 1;

    dcmotor18_set_direction( &dcmotor18, direction );
    dcmotor18_set_speed_percentage ( &dcmotor18, speed );

    if ( dcmotor18.direction )
    {
        log_printf( &logger, "<<< " );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, ">>> " );
    }
    log_printf( &logger, "Speed: %d%%\r\n", ( uint16_t )( duty_cnt * 10 ) );

    if ( 10 == duty_cnt )
    {
        duty_inc = -1;
    }
    else if ( 0 == duty_cnt )
    {
        duty_inc = 1;
        direction = !direction;
    }
    duty_cnt += duty_inc;

    Delay_ms ( 1000 );  
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

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